（通讯员 金港舰）11月29日，国际知名期刊《纳米快报》（Nano Letters）正式刊发了国家脉冲强磁场科学中心用户中山大学沈冰副教授团队题为“Unveiling the Nontrivial Electronic Structures and Fermi Topology of High-Temperature Kagome Ferrimagnet HoMn6Sn6”的论文。该成果是沈冰副教授团队利用脉冲强磁场设施电输运实验平台在磁性拓扑材料研究方面取得的新进展。中山大学沈冰副教授、侯玉升副教授和中心左华坤工程师为论文共同通讯作者，中心技术人员金港舰参与了脉冲强磁场下电输运测量工作。
随着拓扑学的发展和引入，凝聚态物理领域也掀起对具有量子化电磁输运现象拓扑材料的研究热潮。理论上具有Kagome结构的磁性拓扑材料，由于其特有的共享顶角的三角结构带来的几何阻挫，使其具有丰富拓扑磁电性质。高温Kagome磁性拓扑材料大多具有非常复杂的磁结构与磁相变，并且不同磁态下其表现出的电输运性质也相当丰富，例如拓扑霍尔效应、反常能斯特效应等。其中RMn6Sn6体系材料（R为稀土族元素）中出现的各种新奇输运行为都预示着其作为研究量子拓扑效应平台的潜力，其丰富的磁性态可以成为调控诱导更多拓扑态的重要工具，体系中的各种电磁输运行为将为下一代信息技术革新提供更多的功能及材料候选。
图中，(a)为在不同温度下去除磁阻背景后的SdH振荡数据。上面板显示在脉冲强磁场下测量的数据，下面板显示在PPMS系统中测量的数据。(b)为在不同温度下SdH振荡的FFT（快速傅里叶变换）结果。在脉冲强磁场数据中，标出了对应于频率F1、F2和F3的峰值；而在PPMS数据中，标出了对应于频率F的单个峰值。(c)为根据Lifshitz−Kosevich公式拟合不同SdH振荡模式对应的载流子有效质量。虚线表示拟合曲线，散点图表示实验数据。(d)为F振荡模式的Dingle图。虚线表示拟合曲线，散点图表示实验数据。
该研究通过量子振荡效应中的Shubnikov-de Haas振荡（SdH效应）测量，并结合第一性原理（DFT）计算，系统解析了高温层状Kagome磁体HoMn6Sn6的非平庸电子性质。在58T脉冲强磁场下观察到显著的SdH振荡，揭示出该高温亚铁磁体具有0.37 m²∙V⁻¹∙s⁻¹的高量子迁移率。在低温下观察到的多频率量子振荡表现出复杂的角度依赖性，与DFT计算结果一致，表明其复杂的费米面拓扑结构由三个三维空穴型费米面和两个电子型费米面组成。量子振荡中观察到的Berry相位的π相移揭示了HoMn6Sn6的非平庸拓扑性质，这一特性进一步通过DFT计算得到的狄拉克费米子和较大的反常霍尔导电率得到验证。
该工作利用脉冲强磁场设施电输运实验平台，通过测量低温强磁场下SdH效应，系统研究了Kagome亚铁磁拓扑材料HoMn6Sn6中的非平庸电子结构和费米拓扑，确定了HoMn6Sn6作为拓扑磁电子学或自旋量子应用的高温磁性候选材料的潜力。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c04411
